[發明專利]一種考慮停電損失系數的PMU優化配置方法

有效

• 申請號: 201710778034.7
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107611963B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 吳志;謝偉;杜敩;張勇;凌平;包海龍;柳勁松
• 申請（專利權）人: 東南大學;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;H02H7/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.一種考慮停電損失系數的PMU優化配置方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)輸入電力系統的網絡參數信息和傳統量測數據，所述網絡參數信息包括網絡重構數目n_c，節點個數n_b，總線路數目n_al，FTU設備的數目n_f以及FTU設備所在線路集合SF；所述傳統量測數據包括節點注入功率和支路潮流量；

(2)利用遺傳算法隨機產生初始種群，設置最大遺傳代數，染色體采用二進制編碼，設置染色體長度n_r＝n_b+n_al-n_f，第i個染色體的二進制編碼x_i含義如下：

(3)根據下式計算電力系統在不同網絡拓撲下的信息矩陣：

上式中，G_i為第j個網絡拓撲的量測雅可比矩陣，R_j為量測數據的量測方差矩陣，H_j(x)為信息矩陣；

然后計算信息矩陣的秩，若信息矩陣滿秩，則系統滿足數值可觀性，否則不可觀；若系統的所有網絡拓撲均滿足數值可觀性，則進入步驟(4)，否則，將目標函數值設為上限值，進入步驟(5)；

(4)依次對系統中的特定線路設置故障，當系統線路發生N-1故障時，通過DULR和FTU設備的保護動作，切除故障線路，在負荷損失最小情況下保證系統的安全正常運行，確定多個拓撲網絡下的故障區域并計算停電損失系數，并確定最小停電損失系數，判斷其是否小于系統要求的停電損失系數，若是，則計算目標函數值，并進入步驟(5)，否則將目標函數值設置為上限值，然后進入步驟(5)；計算停電損失系數的方法：

在無分布式電源的故障區域中，其負荷功率之和為系統發生故障時的損失功率；在含分布式電源的孤島中，若分布式電源容量大于負荷功率，則孤島正常運行，否則，負荷功率與分布式電源容量之差為孤島的停電損失，該拓撲下的停電損失系數通過下式計算：

上式中，L為電力系統在該網絡拓撲下的停電損失系數，系統發生故障時的損失功率，為負荷功率與分布式電源容量之差，P_all為系統的總負荷；

計算電力系統在某線路發生故障時多個網絡拓撲下的停電損失系數，取其中的最小值作為最小停電損失系數；

(5)根據目標函數值計算個體適應度并進行排序；

(6)在群體中選出最優個體及其目標函數值；

(7)采用賭輪盤算法產生下一代個體；

(8)判斷是否達到最大遺傳代數，若達到則輸出最優解，算法結束；否則，遺傳代數加一，并進行染色體的重組和變異操作，返回步驟3。

2.根據權利要求1所述考慮停電損失系數的PMU優化配置方法，其特征在于：所述目標函數值的計算公式如下：

上式中，F_obj為目標函數值，a_i為第i個節點所連的支路數目，ω為安裝DULR和TPMU的費用。

3.根據權利要求2所述考慮停電損失系數的PMU優化配置方法，其特征在于：在步驟(5)中，采用MATLAB中的遺傳算法工具箱GATBX的ranking函數計算個體適應度：

Fitness＝ranking(F_obj)

上式中，Fitness為個體適應度。

4.根據權利要求1所述考慮停電損失系數的PMU優化配置方法，其特征在于：在步驟(4)中，確定故障區域的方法如下：

輻射狀配電網中包含一個根節點和若干終端節點，對于輻射狀配電網中的任意一條線路上的兩個節點，其中靠近根節點的節點為父節點，另一個節點為子節點，從父節點至子節點的方向為子節點方向，從子節點至父節點的方向為父節點方向；

設線路[b,b+1]為故障線路，其中，節點b是節點b+1的父節點，節點b+1是節點b的子節點，在故障線路父節點方向上，節點b到根節點的區域為故障線路的FR區，在故障線路子節點方向上，節點b+1到終端節點的區域為故障線路的FL區；

故障線路FR區的故障定位方法如下：

設[a,a+1]是FR區域中距離故障線路最近的一條裝有FTU或DULR裝置的線路，其中節點a較節點a+1更靠近根節點，且節點a+1較節點b更靠近根節點；

若節點b與節點a+1之間沒有分支，則區域[a+1,b]為FR區中的故障區域；

若節點b與節點a+1之間有分支，則節點b和節點a+1之間的主干線路區域為FR區域中的故障區域；對于節點b與節點a+1之間每一條分支，設線路[a+1,t_i]為虛擬故障線路，t_i為第i條分支的分支節點，則虛擬故障線路對應的FL區的故障區域由下述FL區的故障定位方法確定；

故障線路FL區的故障定位方法如下：

設[c,c+1]是FL區中距離故障線路最近的一條裝有FTU或DULR裝置的線路，其中節點c較節點c+1更靠近根節點，且節點b+1較節點c更靠近根節點；

若故障線路的FL區中只有一個終端節點，則分以下四種情況：

情況1：若節點b與唯一的終端節點之間無分布式電源，則區域[b+1,LN]為FL區中的故障區域，LN為唯一的終端節點；

情況2：若節點b與唯一的終端節點之間有分布式電源，并且未裝有FTU或DULR裝置，則區域[b+1,LN]為FL區中的故障區域；

情況3：若節點b與唯一的終端節點之間有分布式電源，并且節點c+1與唯一的終端節點之間無分布式電源，則區域[c+1,LN]為FL區中的故障區域；

情況4：若節點b與唯一的終端節點之間有分布式電源，并且節點c+1與唯一的終端節點之間有分布式電源，則區域[c+1,LN]為FL區中的故障區域；

若故障線路的FL區中有多個終端節點，則故障定位的步驟如下：

步驟a：設置變量參數i＝0；

步驟b：在[t_i,t_i+1]區域中搜索是否有FTU或DULR裝置，ti表示第i條分支的分支節點，t₀表示節點b+1，若沒有，則i＝i+1，繼續搜索；若有至少一條安裝有FTU或DULR裝置的線路，則找到距離故障線路最近的那條安裝有FTU或DULR裝置的線路，該線路用[c,c+1]表示，進入步驟c；

步驟c：在線路[c,c+1]的FL區中搜索是否有分布式電源，若無分布式電源，則故障線路[b,b+1]的FL區均為故障區域，若有分布式電源，則主干線路上的區域[t₀,c]為故障區域，而線路[c,c+1]的FL區為含分布式電源的孤島，進入步驟d；

步驟d：在區域[t₀,c]中搜索是否有分支，若有，則對于每一條分支線路，設[t_i-1,t_i]為虛擬故障線路，該虛擬故障線路對應的FL區中的故障區域由上述FL區故障定位方法確定，若無分支，則結束。